关于物体运动速度的科学猜想

本文提出了关于物体运动速度的一个科学猜想:自然界的物体运动速度覆盖从0到∞的全部数轴。在此基础上,我们进一步提出,超光速世界的物理规律在物体速度趋于光速时以Einstein相对论为极限。提出了超光速测量的新思路,即利用系统经济学的层级战略思想,增加超光速测量的维数:至少增加一个变量同时和光速一起测量,或者考虑增加测量仪器的维数。     

追逐光速

伽利略反对和他同时代的一些科学家的观点，他第一个推测出光的传播是需要时间的，并且提出了一种测量光速的方法。但是，过了半个世纪之后，天文学家罗默才第一次对光速进行测量。后来又过了近两个世纪，才有了比较准确的测量方法。     

超光速物理学研究的若干问题

1905年Einstein说“超光速没有存在的可能”,他的理念其实只是假设或猜测。自从1962~1967年以来,超光速研究在多国(如美国、德国、意大利、中国)广泛开展。本文论述1963~2013年间超光速研究的成就和问题,其理论和实验是用经典物理或量子物理方法实施的。基于波粒二象性,科学家按照两条路线(粒子、电磁波)而展开研究。新学科“超光速物理学”的建立已成事实,其研究成果所展现的生动和丰富令人惊讶。     

“真空中光速c”及现行米定义质疑

基本物理常数出现于一些不同的物理现象中,是自然界客观规律的反映。1973年国际计量局(BIPM)决定真空中光速c值为299792458m/s;它的基础是高精度光频测量和高精度光波长测量,再用标量方程c=λf求出真空中光速。1983年根据这个值规定了更新的米定义;从那时起c值被固定化了,亦即真空中光速成为指定值。国际计量界认为无需再测量真空中光速。1983年的米定义已沿用至今。本文质疑了"真空中光速c"的定义和米定义。1905年Einstein提出狭义相对论(SR),其中有一个公设——光速不变性原理,但迄今缺乏真正的实验证明;近年来却有一些实验结果可能证伪了光速不变性。这种情况损害了国际计量大会(CGPM)1983年米定义的理论基础。如何看待真空始终是科学中的关键问题之一。当考虑量子物理真空概念时,实际上c是一个有起伏的值。分析显示,在今后的研究中c的恒值性和稳定性仍然有待解决。更有甚者,当计算真空中双平行导体板间能量时,会发现光速增大为超光速,虽然增值很小。不仅如此,真空极化作用也会改变光速;如此等等。真空中光速一旦指定就永远不变,但这是不可能的。既然计量学家认为关于光速恒定性的实验仍需进行,那就必须继续做高精度的光速测量。近年来光频测量技术飞速发展,锶晶格钟的不确定度仅为10-16(或更低),这为检验物理学基本理论、探讨基本物理常数是否真的是恒定常数创造了条件。而且当前已在研究修改秒定义的问题;故米定义也可以考虑修改。然而眼下尚不具备提出新的米定义的条件,因为一系列基础性难题尚待研究。例如在物理真空的概念中,真空中有许多忽隐忽现的虚光子,数量与环境温度有关。把真空看作一种媒质,光通过它时速度会减慢,其速度将与温度有关。这时真空中光速c已不再是一个恒定的常数。     

狭义相对论入门 大学教材

100年前，相对论成为了近代物理的奠基石。它与量子理论共同组成了近代物理的两个基本概念。狭义相对论对于时间和空间的联系使我们有了一种新的观察宇宙的视角。它基于两个基本原理：1．相对性原理，即所有的惯性系都是等效的，不可区分。2．光速不变原理，即观测者观察到的光速都是恒定的，无论光源是静止的还是匀速直线运动着的。本书对狭义相对论做了全面的描述。     

“光障”挡不住人类前进的脚步——纪念第242次香山科学会议召开10周年

第242次香山科学会议的主题是“宇航科学前沿与光障问题”.如所周知A.Einstein于1905年断言“超光速没有存在的可能”,后人称为“光障”.但在这次会议上宋健院士指出,该说法仅是假设,因为超光速运动不能完全观测,在什么也看不见的地方只能是猜测或假说.现在把太阳系内飞行称为航天,系外飞行称作宇航.估计在本世纪将有第一批宇航员飞出太阳系并安全返回,而飞出太阳系是人类的伟大理想.但这有许多理论与技术问题需要解决.所以必须加大航行速度,应达到光速,可能的话应为超光速.本文回顾了10年前召开的第242次香山科学会议的成就,探讨了2003～2013年间的超光速研究工作.首先对“光障”和“声障”作了比较研究,认为可压缩流体力学可用在超光速研究中,空气动力学发展对突破光障有参考作用.其次讨论了信息速度问题,指出近10年来负群速(NGV)已在许多科学实验中发现,而NGV是超光速的一种形式.众多群速超光速实验是很大的成绩,从波粒二象性角度看就有可能发现以超光速运动的奇异电子.故可考虑改装加速器,使粒子在通过某种势垒后能量减小从而速度加快(v＞c区域的规律).这类似于使用Laval管突破声障的方法.……本文还讨论了Alcubierre曲速引擎的改变空时以实现超光速宇航方案,虽只是假说,但美国《时代》周刊已于2012年9月19日报道说:“美国航天局着手研究超光速曲速引擎”.因此,重要之点在于NASA已认可超光速宇宙航行.根据10年来超光速研究的发展,认为新学科“超光速物理”的建立已是既成事实.最后进一步讨论了真空中光速c的定义及光速恒定性问题.     

经典快子的电磁性质

本文在快子运动学的基础上,讨论了超光速坐标变换中物理规律的协变性,把相对论电动力学从亚光速粒子推广到超光速粒子。     

论狭义相对论的理论发展和实验检验

狭义相对论（SR）可概括为10个主要方面，即1个变换，2个公设，3个公式，4个推论。目前对狭义相对论的质疑集中在“光速不变公设”和“光速不能超过推论”这两方面。1992年以后的10年间已做成了若干超光速实验，有的在经典领域，有的在量子领域。2001年，有迹象表明在大的宇宙时间尺度上光速缓慢减小，这引起了对光速是否真的恒定不变的质疑，SR似已受到挑战。国际科学界如使新理论成立，将是Einstein提出SR以来的一次科学革命。     

修正的狭义相对论

本文建立了修正的狭义相对论，文中所有的物理定律在光速情形均不出现虚数。     

将狭义相对论推广到超光速领域

本文应用光速不变性原理推导洛仑兹变换和超光束洛仑兹变换，指出以超光速洛仑兹变换为数学基础可以建立超光速狭义相对论，本文顺便指出，平动梁氏变换和转动梁氏变换均可推广到超光速领域，于是可建立超光速梁氏相对论。     

LTT中光导管无损耗传输条件的研究

本文针对LTT(光直接触发晶闸管)光传输系统中光导管传输效率问题,用纤维光学理论分析了光缆的数值孔径、光导管的折射率一定时光导管的端面直径和曲率半径对光传输效率的影响,得出了光线在光导管中无损耗传输所必须满足的不等式,为光导管的设计提供了理论依据.     

声场中光波传播特性的研究

利用量子理论对声场中光波的传播特性进行了研究 ,分析了声波与光波在相互作用中能量与动量的传递过程 ,给出了光波在声场中受声波调制后的频移量 ,提出了一种利用声光偏转效应对光波强度及传播方向实现主动控制的方法     

光照对Q450NQR1耐候钢在干湿交替下腐蚀行为的影响

采用腐蚀质量损失、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、线性极化等测试手段,研究无光照、半光照及全光照三种实验条件对Q450NQR1耐候钢在干湿交替条件下腐蚀行为的影响规律.结果表明:光照对实验钢干湿交替腐蚀过程影响显著.实验钢在腐蚀前期(48h)腐蚀速率大小依次为半光照、无光照和全光照,腐蚀中后期(72 ～96h)腐蚀速率由大到小依次为半光照、全光照和无光照.腐蚀宏观形貌有明显差别,无光照时试样腐蚀产物呈淤泥状分布整个表面,有光照条件时腐蚀产物则呈颗粒状分布,但全光照条件时腐蚀产物颗粒更细且孔隙更小.另外,三种条件下腐蚀产物物相组成一致,但含量有所不同.线性极化测试得出96h极化电阻由大到小依次为无光照、全光照和半光照,这一结果与通过腐蚀失重得出的腐蚀速率结果一致.     

4种攀援植物光合作用对不同光照的适应

以4种攀援植物为材料,测定其阴生、阳生叶片叶绿素a,b含量,光反应曲线、叶绿素荧光及其在强光下的变化.最大光合速率阴生叶片较阳生叶片的下降幅度,华南和鸡蛋果较小,绞股蓝最大,白粉藤次之,表明4种植物耐阴性不同,华南和鸡蛋果的耐阴性较绞股蓝强.4种植物对高光照的适应性也不同,在饱和光条件下,鸡蛋果的非光化学猝灭(NPQ)值最低,不耐高光照的华南NPQ值最高.且4种植物在叶绿素含量上对光照的适应依种和光照条件的不同而有差异.并讨论了以饱和光条件下的NPQ值作为植物对强光照环境适应能力的一个指标的可能性.     

偏振奇偶相干态中光场的偏振特性

利用量子光学中表示量子化光场偏振特性的Stokes算符,讨论了偏振奇偶相干态的偏振特性,研究了在此光场中Stokes参量的涨落及其压缩特性和光场的偏振度.结果表明,在适当的参量与较小的光强下,光场的Stokes参量将出现压缩.随着光强增强,压缩减弱.由于光场的量子化,偏振度永远小于1,且与光强有关.即在量子光学中,不存在完全偏振光,只有在很强的光下,才接近于完全偏振光.     

半波损失中几个问题的进一步讨论

对椭圆偏振光的反射光和线偏振光的全反射光的偏振性质进行了详细的讨论，提出当光从光来介质射入光疏介质时，在某些范围内的入射角的部分反射光也存在半波损失，用此结论进一步讨论了薄膜干涉问题．     

由水中气泡界面识别的散射光判定入射光强

光源的选择对研究水中气泡界面的光强非常重要。研究水中气泡流体可视化PIV技术时,如果CCD探测器已经获得某散射光的强度,反推照明光源的强度,这为流体可视化技术提供选择光源强度和光源位置的理论依据。首先导出散射光线与入射点的夹角公式,明确任一散射光的位置;再由CCD探测器获得某次散射光的强度,利用菲尼尔公式并考虑光的吸收导出入射点光源的光强公式;最后通过实验获得实验结果与理论值相吻合。     

一种多层介质膜光管及其对激光光场的影响研究

带有光管的光学系统中,当采用激光光源时,光管对激光的特性影响应当被考虑到。利用ZEMAX仿真软件,对532nm激光通过一种71层高反射多层介质膜光管结构后特性进行了仿真分析;并搭建测量光路对仿真数据进行验证。实验结果表明,镀有多层介质膜的光管可以有效增加光的反射率,使激光光源的偏振形状和方向多样化,因此,该类光管可被用于调制激光的偏振度。     

偏振光符号的新思考

目前的教材在介绍偏振光时,只具体给出自然光、部分偏振光和线偏振光的符号,没有圆偏振光和椭圆偏振光的具体表示符号,而且符号表达的含义很简单,此外不同书籍符号表示的方法也不统一.推荐一套偏振光的新符号,该符号的含义更加丰富,而且对圆偏振光和椭圆偏振光作出了具体的符号表示.     

500 W YAG固体激光焊接机三光路系统设计

在500WYAG固体激光器上设计了硬光路和两束柔性光路的组合三光路系统.硬光路为主光路,输出能量占总能量的三分之二,两柔性光路由光纤传输,为激光加工前后辅助光路,占总能量的三分之一.三光路聚焦到加工面上的距离可调,两柔性光路可自动关闭和开启.该光路系统的激光焊接机可以提高金属焊接的质量,特别能够弥补铝合金焊接过程中容易产生的部分缺陷.